專利名稱：一種納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)熱障涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備新型混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的方法，特別是一種使用常規(guī)等離子 噴涂工藝噴涂納米YSZ粉末以制備具有更高應(yīng)變?nèi)菹?、良好綜合性能的納米/類柱狀晶混 合結(jié)構(gòu)熱障涂層的方法。
背景技術(shù)：
熱障涂層(Thermal Barrier Coating,TBC)是利用陶瓷材料優(yōu)異的耐高溫、隔熱、 抗腐蝕性能，以涂層的方式將陶瓷與金屬基體相復(fù)合的一種高溫結(jié)構(gòu)材料表面防護技術(shù)， 通常由低熱導(dǎo)率的陶瓷面層和與金屬基體、陶瓷面層具有良好熱膨脹系數(shù)匹配性的金屬粘 結(jié)層組成。熱障涂層的使用會顯著提高航空發(fā)動機高溫?zé)岫瞬考ぷ鳒囟?，提高熱端部?使用壽命，從而提聞航空發(fā)動機效率。
自20世紀70年代以來,氧化錯基熱障涂層(Thermal Barrier Coatings, TBCs) 已成功地應(yīng)用于保護航空發(fā)動機燃燒室及其他高溫部件，6 8% YSZ(YSZ-氧化釔部分穩(wěn) 定氧化鋯)材料具有很多優(yōu)良的特性，如高韌性、高強度、良好的抗熱沖擊性能、熱膨脹系 數(shù)大、抗腐蝕等，在很多航空、航天等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價值。6 8YSZ是迄今為止最為 經(jīng)典的熱障涂層材料，在燃氣輪機方面獲得大量應(yīng)用。
YSZ熱障涂層的制備工藝最常見的有電子束物理氣相沉積(Electron Beam Physical Vapor Deposition,EB-PVD)和等離子噴涂(Plasma Spray,PS)兩種，其中電子束 物理氣相沉積工藝制備的熱障涂層具有柱狀晶結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)提高了涂層的應(yīng)變?nèi)菹?熱 應(yīng)力緩和性能)，使涂層具有較高的服役壽命，但這種結(jié)構(gòu)涂層的隔熱性能較差，涂層的熱 導(dǎo)率通常在1. 5 2. 0ff/m · K左右；等離子噴涂工藝制備的熱障涂層根據(jù)使用的噴涂粉末 不同而具有不同的微觀結(jié)構(gòu)，通常熔煉破碎、燒結(jié)破碎、中空粉末噴涂涂層為典型的層狀結(jié) 構(gòu)涂層，而納米團聚粉末噴涂涂層為納米結(jié)構(gòu)涂層。納米結(jié)構(gòu)涂層是近二十年來提出的熱 障涂層發(fā)展方向，并已獲得了應(yīng)用，相對層狀結(jié)構(gòu)涂層而言，納米結(jié)構(gòu)涂層具有更低的熱導(dǎo) 率(0. 7 1. lw/m · K)，同時納米晶、部分未熔納米粒子的存在可在一定程度上提高涂層的 熱應(yīng)力緩和性能。
上述的納米結(jié)構(gòu)熱障涂層雖然進一步降低了涂層的熱導(dǎo)率，但涂層服役壽命仍然 與EB-PVD-TBC存在較大差距。目前國際上使用熔煉破碎、燒結(jié)破碎或中空粉末(HOSP)，結(jié) 合常規(guī)等離子噴涂工藝，制備了一種具有類柱狀晶(垂直于基體的網(wǎng)狀裂紋)結(jié)構(gòu)的涂層， 這種涂層相對常規(guī)層狀結(jié)構(gòu)涂層具有更低的孔隙率，從而隔熱性能略有下降，但提高了涂 層層間結(jié)合力，使涂層具有較高的結(jié)合強度，同時在不改變工藝裝置的前提下，利用工藝參 數(shù)的調(diào)整，制備出了垂直于基體方向的垂直裂紋結(jié)構(gòu)(類似EB-PVD-TBC的柱狀晶結(jié)構(gòu))，這 一結(jié)構(gòu)的獲得，有利于提高涂層的應(yīng)變?nèi)菹蓿瑥亩ＷC涂層隔熱性能優(yōu)于EB-PVD-TBC的同 時，進一步提聞等尚子噴涂涂層的應(yīng)變?nèi)菹?，從而提聞涂層的熱循環(huán)壽命。
國際上有較多微米粉末噴涂類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層的報導(dǎo)及應(yīng)用，例如專利號為 “US5558992”的美國專利，專利號為“EP1281788A1”的歐洲專利所公開的技術(shù)，但均使用較密實或表面熔融的熔煉破碎、燒結(jié)破碎、HOSP(團聚成中空粉末后進行等離子球化處理)粉 末制備涂層，雖然較易獲得類柱狀晶的垂直裂紋結(jié)構(gòu)，但涂層的隔熱性能相對下降(熱導(dǎo) 率1. 2 1. 6ff/m · K)，同時在柱狀晶周圍存在較多的橫向裂紋(層間平行于基體方向的裂 紋)。申請?zhí)枮椤?00910237548”，名稱為“帶有網(wǎng)狀裂紋結(jié)構(gòu)的多元稀土氧化物摻雜氧化鋯 熱障涂層及其制備方法”的中國發(fā)明專利申請所公開的制備方法，使用多元稀土氧化物改 性粉末(團聚前為固相合成的微米粉末)制備的涂層橫向裂紋比例為10 50%，會導(dǎo)致涂 層在服役過程中沿橫向裂紋產(chǎn)生開裂，不能充分利用類柱狀晶結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，影響涂層的使 用可靠性和服役壽命的進一步提高；同時部分類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層應(yīng)用過程中對厚度有一定 要求，通常需要達到O. 5mm以上。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基本接近傳統(tǒng)涂層隔熱性能、具有較高的 結(jié)合強度且同時提高熱循環(huán)壽命的納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)熱障涂層及其制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種混合結(jié)構(gòu)熱障涂層，其中，所述混合結(jié)構(gòu)熱 障涂層為納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層，包括基體及順序涂敷在所述基體上的金屬粘結(jié)層 和陶瓷層，所述陶瓷層包括類柱狀晶結(jié)構(gòu)，所述類柱狀晶結(jié)構(gòu)包括垂直于所述基體的貫穿 裂紋和平行所述基體方向的橫向裂紋。上述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層，其中，所述貫穿裂紋之間 的相鄰距離為O.1 O. 5_，所述橫向裂紋的平均長度與所述納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層 截面方向長度的比例為5 20%。
上述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層，其中，所述金屬粘結(jié)層為NiCoCrAH和/或CoCrAH層。
為了更好地實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法， 其中，包括如下步驟
a、粉末選擇及預(yù)處理步驟，選擇納米團聚噴涂粉末并進行高溫?zé)Y(jié)或等離子致密 化處理；
b、基體預(yù)處理步驟，設(shè)置基體并對所述基體進行清洗和噴砂處理；
C、制備金屬粘結(jié)層步驟，使用等離子噴涂或超音速火焰噴涂工藝制備金屬粘結(jié) 層；
d、制備陶瓷層步驟，將所述納米團聚噴涂粉末用等離子噴涂工藝制備納米/類柱 狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層。
上述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其中，所述金屬合金粉末為MCrAH(M代表 Ni 和 / 或 Co)。
上述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其中，所述納米團聚噴涂粉末為納米團聚 YSZ噴涂粉末，含6 8wt% Y2O3部分穩(wěn)定Zr02。
上述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其中，所述納米團聚YSZ噴涂粉末的流動 性小于60s/50g,松裝密度大于1. 6g/cm3。
上述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其中，所述制備金屬粘結(jié)層步驟中，所述等 離子噴涂的電流為500A ;電壓為70V ;Ar氣流量為2200L/h ;噴涂距離為IOOmm ;噴槍擺動速 率為500mm/s ;送粉量為30g/min ;金屬粘結(jié)層噴涂厚度為O. 05 O. 15mm。所述超音速火焰噴涂的煤油流量為38m3/h ;氧氣流量為20m3/h ;送粉氣流量為lm3/h ;送粉量為60g/min ； 噴涂距離為330mm ;金屬粘結(jié)層噴涂厚度為O. 05 O. 15mm。
上述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其中，所述制備陶瓷層步驟中，所述等離子噴涂的電流為550 650A ;電壓為75 90V ；;噴涂距離為50 80mm ;噴槍擺動速率為 200 600mm/s ;送粉量為20 50g/min ;基體預(yù)熱溫度為300 600°C ;噴涂過程中的基體溫度控制為500 800°C ;陶瓷層厚度為O. 05 2mm。
上述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其中，所述制備金屬粘結(jié)層步驟中，所述等離子噴涂的電流為500 650A ;電壓為70 90V ；Ar氣流量為1800 2200L/h ;噴涂距離為50 IOOmm ;噴槍擺動速率為200 600mm/s ;送粉量為20 50g/min ;金屬粘結(jié)層噴涂厚度為O. 05 O. 15mm。
上述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其中，所述基體為高溫合金或耐熱鋼。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于
I)本發(fā)明所制備的納米/類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層可有效提高納米結(jié)構(gòu)涂層的抗燒結(jié)性能，減少涂層在高溫使用環(huán)境中的收縮；在保留納米結(jié)構(gòu)涂層良好隔熱性能的同時，利用類柱狀晶結(jié)構(gòu)的制備，提高涂層的應(yīng)變?nèi)菹?熱應(yīng)力緩和性能)，從而提高涂層在冷熱交替服役環(huán)境下的熱循環(huán)壽命。
2)本發(fā)明的方法針對國內(nèi)外已經(jīng)廣泛使用的納米YSZ噴涂粉末材料和普通大氣等離子噴涂設(shè)備，通過工藝控制過程和工藝參數(shù)的優(yōu)化，從而制備出具有長壽命、高可靠性、隔熱性能優(yōu)異的高性能納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)熱障涂層。
3)本發(fā)明形成的納米/類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層，相對納米結(jié)構(gòu)涂層而言，提高了涂層的結(jié)合強度、熱循環(huán) 、熱沖擊壽命，同時保持了納米結(jié)構(gòu)涂層優(yōu)異的隔熱性能；特別是針對厚涂層而言，當(dāng)涂層厚度高于O. 5mm時，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)/納米結(jié)構(gòu)涂層結(jié)合強度顯著下降，而制備成類柱狀晶結(jié)構(gòu)后，涂層的結(jié)合強度仍可保持在40MPa以上。
4)本發(fā)明所制備的等離子噴涂納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)熱障涂層，相關(guān)產(chǎn)品可用于制備各種抗高溫?zé)嵴贤繉踊蚩垢邷?、耐磨耗、耐腐蝕涂層。應(yīng)用于航空航天、燃氣輪機、汽車、機械、化工等熱端部件。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


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圖類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層示意圖類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層的斷口形貌(ΙΟΟμπι)
圖7不同結(jié)構(gòu)涂層的熱循環(huán)壽命；
圖8不同結(jié)構(gòu)涂層的隔熱效果；
圖9不同厚度、結(jié)構(gòu)涂層的結(jié)合強度；
圖10納米/類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層熱導(dǎo)率測試結(jié)果。
其中，附圖標(biāo)記
I 基體
2金屬粘結(jié)層
3陶瓷層
4類柱狀晶結(jié)構(gòu)
5、貫穿裂紋
6、橫向裂紋
7納米結(jié)構(gòu)涂層
8微米粉末噴涂類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層
9納米/類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層
a d步驟具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的涂層結(jié)構(gòu)特征及涂層特性作具體的描述
本發(fā)明公開一種常規(guī)等離子噴涂工藝制備的納米/類柱狀晶結(jié)構(gòu)熱障涂層及其制備方法，在采用常規(guī)等離子噴涂工藝的前提下，選用6 8wt. %納米氧化釔部分穩(wěn)定氧化鋯^ 8YSZ)噴涂粉末，通過調(diào)整等離子氣成分及比例、送粉速率、基體溫度控制參數(shù)、 噴涂功率等工藝參數(shù)，制備出具有一定含量未熔納米粒子、納米孔隙、納米晶/超細晶混合、具有垂直于基體貫穿裂紋結(jié)構(gòu)(類柱狀晶)的混合結(jié)構(gòu)涂層。所獲得納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層具有高應(yīng)變?nèi)菹?、?yōu)異隔熱性能的、高結(jié)合強度、高熱循環(huán)壽命及熱沖擊壽命， 使熱障涂層具有更好的綜合性能。
圖1為本發(fā)明混合結(jié)構(gòu)熱障涂層結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層，為納米/類柱狀晶3、4、5混合結(jié)構(gòu)涂層，包括基體I及順序涂敷在所述基體I上的金屬粘結(jié)層 2和陶瓷層3，所述陶瓷層3包括未熔納米粒子、納米孔隙、納米晶及超細晶，且具有垂直于所述基體的貫穿裂紋5和橫向裂紋6，即類柱狀晶結(jié)構(gòu)4。相鄰兩個所述貫穿裂紋5之間的相鄰距離為O.1 O. 5_，所述橫向裂紋6的平均長度與所述納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層截面方向長度之比為5 20% (使用電鏡觀察截面形貌，在Imm長度的視場范圍內(nèi)，統(tǒng)計橫向裂紋長度之和，除以Imm的截面方向長度，如圖4A 圖5B所示)。所述陶瓷層3為納米噴涂粉末制備，具有納米晶、未熔納米粒子等存在；同時通過工藝參數(shù)控制，涂層具有垂直于基體I的貫穿裂紋5存在(類柱狀晶結(jié)構(gòu)4兩旁的垂直裂紋)，貫穿裂紋5之間的相鄰距離為O.1 O. 5mm之間；另一個顯著特征是使用納米粉末噴涂納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層中橫向裂紋6較少，占涂層截面方向長度的比例為5 20%,遠小于其它粉末制備的類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層；該涂層熱力學(xué)穩(wěn)定，相對傳統(tǒng)納米結(jié)構(gòu)涂層，提高了涂層的抗燒結(jié)性能、應(yīng)變?nèi)菹蓿繉拥臒嵫h(huán)壽命提高30%以上；相對其它微米粉末噴涂類柱狀晶涂層，減少了橫向裂紋5的比例，同時增加了納米孔隙，涂層的隔熱性能提高30%，熱循環(huán)壽命提高20%以上；相對于微米粉末噴涂常規(guī)層狀結(jié)構(gòu)涂層，涂層的熱循環(huán)壽命提高一倍以上。同 時，針對厚度達到一定程度，納米結(jié)構(gòu)涂層結(jié)合強度大幅度降低的現(xiàn)象，制備納米/類柱狀 晶混合結(jié)構(gòu)涂層可延緩?fù)繉与S厚度增加而導(dǎo)致結(jié)合強度(結(jié)合力)下降的趨勢。
所述金屬粘結(jié)層2優(yōu)選為MCrAlY (M代表Ni和/或Co)，即為iCoCrAlY和/或 CoCrAH層?？稍诟邷睾辖鸹蚰蜔徜摰群辖鸹wI表面制備，首先使用等離子噴涂或超音速 火焰噴涂工藝制備金屬粘結(jié)層2，然后使用等離子噴涂工藝制備陶瓷層3 ;制備金屬粘結(jié)層 2時，材料選擇MCrAH粉末(M代表Ni和/或Co)，可分別使用等離子噴涂或超音速氧-煤 油火焰噴涂工藝制備，工藝參數(shù)如表I所示，所制備粘結(jié)層厚度范圍可為O. 05 O. 15mm ； 制備陶瓷層3時，選擇納米團聚YSZ粉末，粉末必須經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)或后續(xù)等離子致密化等高 溫?zé)崽幚磉^程，粉末的松裝密度要求大于1. 6g/cm3，流動性小于60s/50g，陶瓷層3的等離 子噴涂工藝參數(shù)如表2所示，所制備涂層厚度為O. 05 2_范圍內(nèi)均可具有類柱狀晶結(jié)構(gòu) 4。
本發(fā)明的納米/類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層具有的優(yōu)點如下
I)具有納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層具有良好的隔熱性能和應(yīng)變?nèi)菹?熱循環(huán)壽 命)，相對傳統(tǒng)層狀結(jié)構(gòu)或致密微米粉末噴涂類柱狀晶(垂直裂紋)結(jié)構(gòu)涂層而言，具有更 多的納米孔隙存在，具有更加優(yōu)異的隔熱性能；相對隔熱性能優(yōu)異的納米結(jié)構(gòu)涂層而言，通 過均勻分布、垂直于基體I裂紋的引入，提高了涂層的應(yīng)變?nèi)菹蓿瑥亩岣吡送繉拥臒嵫h(huán) 壽命；
2)陶瓷層3厚度小于O. 5mm時，涂層的熱沖擊壽命超過5000次；涂層的隨爐熱循 環(huán)壽命大于1500小時；在陶瓷層3厚度為O. 05 2mm范圍內(nèi)，相對于等厚度納米結(jié)構(gòu)、微 米粉末噴涂層狀結(jié)構(gòu)、類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層的壽命均有一定幅度的提聞;
3)納米/類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層中橫向裂紋6比例為5 20%之間，相對于傳統(tǒng)微米 粉末噴涂類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層的橫向裂紋6比例10 50 %大幅度降低，減少了涂層由橫向裂 紋處裂紋擴展、剝離失效的的可能性，提高了涂層使用可靠性；
4)涂層的隔熱溫度達到150°C以上，相對微米粉末噴涂類柱狀晶結(jié)構(gòu)涂層隔熱性 能提高30%以上。
參見圖2，圖2為本發(fā)明的方法流程圖。本發(fā)明混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，包 括如下步驟
粉末選擇及預(yù)處理步驟a，選擇納米團聚YSZ噴涂粉末并進行高溫?zé)Y(jié)或等離子 致密化處理；優(yōu)選所述納米團聚YSZ噴涂粉末，含6 8wt% Y2O3部分穩(wěn)定ZrO2,以及所述 納米團聚YSZ噴涂粉末的流動性小于60s/50g，松裝密度大于1. 6g/cm3。
基體預(yù)處理步驟b，設(shè)置基體I并對所述基體I進行清洗和噴砂處理；所述基體I 優(yōu)選為高溫合金或耐熱鋼。
制備金屬粘結(jié)層步驟C，將金屬合金粉末用等離子噴涂或超音速火焰噴涂制備金 屬粘結(jié)層2 ;所述金屬合金粉末優(yōu)選為MCrAH (M代表Ni和/或Co)例如，NiCoCrAlY和/ 或CoCrAH。所述等離子噴涂的電流為500 650A ；電壓為70 90V ；Ar氣流量為1800 2200L/h ;噴涂距離為50 IOOmm ;噴槍擺動速率為200 600mm/s ;送粉量為20 50g/ min ;金屬粘結(jié)層2噴涂厚度為O. 05 O. 15mm。
制備YSZ陶瓷層步驟d，將所述納米團聚YSZ噴涂粉末用等離子噴涂制備納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層。其中，所述等離子噴涂的電流為550 650A ;電壓為75 90V ;氣體Ar的流量為1800 2200L/h、H2的流量為50 120L/h、N2的流量為400 500L/h ;噴涂距離為50 80mm ;噴槍擺動速率為200 600mm/s ;送粉量為20 50g/min ;基體I預(yù)熱溫度為300 600°C;噴涂過程中的基體I溫度控制為500 800°C;陶瓷層3厚度為0. 05 2mm o表I金屬粘結(jié)層制備工藝參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種混合結(jié)構(gòu)熱障涂層，其特征在于，所述混合結(jié)構(gòu)熱障涂層為納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層，包括基體及順序涂敷在所述基體上的金屬粘結(jié)層和陶瓷層，所述陶瓷層包括類柱狀晶結(jié)構(gòu)，所述類柱狀晶結(jié)構(gòu)包括垂直于所述基體的貫穿裂紋和平行所述基體方向的橫向裂紋。
2.如權(quán)利要求1所述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層，其特征在于，所述貫穿裂紋之間的相鄰距離為O.1 O. 5mm，所述橫向裂紋的平均長度與所述納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層截面方向長度的比例為5 20%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層，其特征在于，所述金屬粘結(jié)層為NiCoCrAlY 和 / 或 CoCrAH 層。
4.一種混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 a、粉末選擇及預(yù)處理步驟，選擇納米團聚噴涂粉末并進行高溫?zé)Y(jié)或等離子致密化處理； b、基體預(yù)處理步驟，設(shè)置基體并對所述基體進行清洗和噴砂處理； C、制備金屬粘結(jié)層步驟，將金屬合金粉末用等離子噴涂或超音速火焰噴涂制備金屬粘結(jié)層； d、制備陶瓷層步驟，將所述納米團聚噴涂粉末用等離子噴涂工藝制備納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層。
5.如權(quán)利要求4所述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其特征在于，所述納米團聚噴涂粉末為納米團聚YSZ噴涂粉末，含6 8wt% Y2O3部分穩(wěn)定Zr02。
6.如權(quán)利要求5所述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其特征在于，所述納米團聚YSZ噴涂粉末的流動性小于60s/50g，松裝密度大于1. 6g/cm3。
7.如權(quán)利要求4、5或6所述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其特征在于，所述金屬合金粉末為NiCoCrAH和/或CoCrAH。
8.如權(quán)利要求4、5或6所述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其特征在于，所述制備陶瓷層步驟中，所述等離子噴涂的電流為500 650A ;電壓為70 90V ;噴涂距離為50 IOOmm ;噴槍擺動速率為200 600mm/s ;送粉量為20 50g/min ;基體預(yù)熱溫度為300 6000C ;噴涂過程中的基體溫度控制為500 800°C ;陶瓷層厚度為O. 05 2mm。
9.如權(quán)利要求8所述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其特征在于，所述制備金屬粘結(jié)層步驟中，所述等離子噴涂的電流為550 650A ；電壓為75 90V ；Ar的氣流量為1800 2200L/h ;噴涂距離為50 80mm ;噴槍擺動速率為200 600mm/s ;送粉量為20 50g/min ;金屬粘結(jié)層噴涂厚度為O. 05 O. 15mm。
10.如權(quán)利要求4、5、6或9所述的混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，其特征在于，所述基體為高溫合金或耐熱鋼。
全文摘要
一種納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)熱障涂層及其制備方法，所述混合結(jié)構(gòu)熱障涂層為納米/類柱狀晶混合結(jié)構(gòu)涂層，包括基體及順序涂敷在所述基體上的金屬粘結(jié)層和陶瓷層，所述陶瓷層包括未熔納米粒子、納米孔隙、納米晶及超細晶，且具有垂直于所述基體的裂紋，即類柱狀晶結(jié)構(gòu)。該混合結(jié)構(gòu)熱障涂層的制備方法，包括粉末選擇及預(yù)處理步驟、基體預(yù)處理步驟、制備金屬粘結(jié)層步驟、制備6-8％YSZ陶瓷層步驟。本發(fā)明所公開的涂層具有高應(yīng)變?nèi)菹?、?yōu)異隔熱性能、高結(jié)合強度、高熱循環(huán)壽命及熱沖擊壽命，使熱障涂層具有更好的綜合性能。
文檔編號B32B15/04GK103009704SQ2011102808
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者何箐, 汪瑞軍, 袁濤, 王世興 申請人:中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院, 北京金輪坤天特種機械有限公司